第三章农业生态系统的生物与环境

1、农业生态与环境保护,任课 ：曹 丹,第 三 章,农业生态系统的生物与环境,学习目标,知识目标 生物的种群与生物群落； 环境因子的生态作用； 生物对环境的适应及改造。 能力目标 运用种间相互作用及生态因子作用规律解决农业生产中的实际问题,一 生物种群,种群：生活在同一地点的同种生物的一群个体，具有相似的形态、生理特征。,种群密度,出生率和死亡率,年龄组成,性别比例,(一)种群特征,一 生物种群,(1)定义：单位空间内某种群的个体数量,1、种群密度,大多数水生生物可用单位体积内的数量表示。,陆生生物一般用单位面积内的数量来表示。,(2)特点：,不同物种的种群密度不一样,同一物种的种群密度在不同环境

2、条件下不一样,出生率： 死亡率：,(1)定义：,种群中单位数量的个体在单位时间内新产生的个体数,种群中单位数量的个体在单位时间内死亡的个体数,人口自然增长率=出生率-死亡率,(2)意义：决定当前种群大小和种群密度的重 要因素,2.出生率和死亡率,(1)定义：一个种群中各年龄期个体数目的比例.,(2)类型,增长型 稳定型 衰退型,3.年龄组成,一般分为幼年(尚无生殖能力)、成年(有生殖能力)和老年(丧失生殖能力)三个阶段。,幼年个体多，老年个体少 幼年个体大量成长为成年个体，成年个体产生后代 种群密度会越来越大,1) 增长型：,出生率死亡率,各年龄期的个体数比例适中 在一定时期内新出生的个体数接

3、近衰老死亡的个体数 种群密度保持相对稳定,2) 稳定型：,出生率死亡率,老年个体多,幼年个体少 新出生的个体数不能补偿衰老死亡的个体数 种群密度会越来越小,3) 衰退型：,(4) 对于预测种群数量的变化趋势具有重要意义。,出生率死亡率,图甲和图乙为某种生物种群的年龄组成曲线，如不考虑其他因素，种群1和种群2未来个体数量的发展趋势是（ ）,想一想,A.衰退型和增长型,B.增长型和衰退型,C.稳定型和衰退型,D.稳定型和增长型,B.增长型和衰退型,(1)定义：,(2)类型,雌雄相当型: 雌多雄少型: 雌少雄多型:,猩猩,人工控制的种群,白蚁、,蜜蜂,4.性别比例,种群的性别比例是指具有生殖能力的雌

4、雄个体数目在种群中所占的比例。,种群的性别比例失调，出生率就会下降，种群密度就会明显降低。,(3)意义： 性别比例在一定程度上影响着种群密度,应用：利用性引诱剂诱杀害虫同种异性个体，达到事半功倍的杀虫效果。,种群密度,性别比例,出生率,死亡率,年龄组成,影响,决定 当前,预测 未来,(二)种群特征小结：,出生率和死亡率是决定种群大小最直接的因素，任何影响种群数量变动的因素最终都要落实到出生率和死亡率。,(一)定义： 生活在一定的自然区域内，相互之间具有直接或间接关系的各种生物的总和。 包括动物、植物、微生物,二 生物群落,1.垂直结构： 在垂直方向上明显的分层现象 同一地点不同生物占据不同高度

5、 植物的垂直分布决定动物的垂直分布,(二)生物群落的结构,2.水平结构： 受地形起伏、光照明暗、湿度高低的影响 不同生物分布于不同地段,(三)群落的其他特点,物种的多样性 具有一定的优势物种 群落有演替现象,水葫芦,乔木层,灌木层,草本植物层,苔藓地衣层,森林植物的垂直分布,池塘生物群落中，荷花、芦苇等将茎叶高高地挺出水面；睡莲、满江红、浮萍等浮于水面；金鱼藻等则生长于水中。鲢鱼在水体浅层，鲩鱼在中层，青鱼、虾、蚌等在水底，泥鳅、鳝鱼等则在水底淤泥中生活。,池塘生物的垂直分布,一光因子的生态作用及生物的适应,二、温度因子的生态作用及生物的适应,三水因子的生态作用及生物的适应,四、土壤因子的生态

6、意义及生物的适应,三 环境因子的生态作用,五、气象因子的生态意义及生物的适应,一、光因子的生态作用及生物的适应 光的生态意义及其性质 光变化对生物的影响 以光为主导因子的生物的生态类型 如何提高植物的光能利用率,1、光的生态意义及其性质 1）太阳辐射的生态意义： 太阳辐射是地球上一切生物能量的源泉，为维持生命的环境创造了必要的条件；是生物的一个重要生态因子，对植物的生态作用是由光强、光照时间、光谱组成三者的对比关系构成的；光能条件直接影响植物的生物学产量，因为光是一切绿色植物进行光合作用的能量来源；光因子还是生命活动周期性节律的触发器。,2）光的性质 a、太阳辐射:太阳表面以电磁波的形式不断释

7、放的能量，其中到达地球表面的能量仅为太阳辐射总量的1/22亿。,b、光谱组成： 红外光(760nm热效应)51% ，可见光(380-760nm)40% ，紫外光 （290nm ）9% 生理有效光辐射：红橙光(620-760 nm) 叶绿素a，有利于碳水化合物的形成； 兰紫光（490-435nm）叶绿素b ，有利于蛋白质的形成。,c、日照长度：主要指每天太阳的可照时数，即昼长。 除两级外，春分秋分全球都是昼夜分； 冬半年夜越长，昼越短。在北极地区则夏季全是白天，冬季全是黑夜，即出现极昼极夜现象。,光变化及生物的适应 ）光照强度的生态作用及生物的适应,a光强对生物的生长发育和形态建成有重要的作用

8、光照强度对植物细胞的增长和分化、体积的增长和重量的增加有重要影响，光还促进组织和器官的分化，制约着器官的生长发育速度，使植物各器官和组织保持发育上的正常比例。,b植物对光照强度的适应类型 不同的植物对光强的反应也是不一样的。 阳地植物 适应于强光照地区生活的植物称阳地植物，这类植物补偿点的位置较高，光合作用的速率和代谢速率都比较高。 阴地植物 适应于弱光照地区生活的植物称阴地植物，这类植物的光补偿点位置较低，其光合速率和呼吸速率都比较低。阴地植物多生长在潮湿背阴的地方或密林内。,）光质的生态作用及生物的适应： 对植物：红橙光（主要被叶绿素吸收，促进碳水化合物形成）、蓝紫光（主要被叶绿素和类胡萝

9、卜素吸收，促进蛋白质的合成）为生理有效光。绿光很少被吸收利用，称为生理无效光。 对动物：可见光影响动物的生殖、迁徙、羽毛更换、生长、发育等。紫外光具有致死作用。,3) 生物对光周期的适应 昼夜节律：大多数生物活动表现出昼夜节律，即24h循环一次的现象。 动物的行为习性常表现出明显的昼夜节律，植物的光合作用、蒸腾作用也表现出有规律的昼夜变化。 光周期现象：生物对白天黑夜的相对长度的反应称为光周期现（photoperiodism）。 生物的光周期现象常表现在：日照长短与植物开花、种子萌发、地下部分的生长、动物的生殖、休眠等。,美国科学家加纳尔（W.W.Garner,1920年）等人为假定以12小时

10、为长日照植物和短日照植物是否开花的临界日长，即诱导长日照植物开花所需的最短日照时数，或诱导短日照植物开花所需的最长日照时数，并假定每日在短于12小时的日照下才开花的植物叫做短日照植物（short-day plant）；每日在长于12小时的日照下才开花的植物叫做长日照植物（long-day plant）；要求昼夜长短接近于相等时才开花植物称为中日照植物。,3. 以光为主导因子划分的植物生态类型 比较以光为主导因子划分的植物生态类型的特征： 1) 根据植物对光强适应:阳生植物、阴生植物（生境、形态、结构、生理功能） 2) 根据植物对日照长度的适应:长日照植物、短日照植物、中日照植物和中间植物（各自

11、的特点）,二温度因子的生态作用及生物的适应,1、地球上环境温度的分布及其变化规律 决定地球上温度分布的主要因素是： 入射的太阳辐射和地球表面的水陆分布。 环境温度的变化幅： 水环境：淡水湖的水温不小于0C，海洋不低于-2.5C。大洋海水温度的最高纪录时36C，朝间带或小型淡水湖泊的水温可达40-45C。水环境温度的变幅一般只有40-45C。 大陆气温：大陆上最低气温记录是-88.3C(南极大陆)，沙漠中夏季中午最高气温记录可达60-80C。大陆温度的变幅可达130-150C。,温度在空间上的变化： 温度随纬度不同的变化（水平变化） 年均温20 ，最热月10 ，极地划分热带、温带和寒带；北半球纬

12、度每增加1 ，年平均气温下降0.5 随海拔高度不同的变化（垂直变化） 海拔高度每增加100米，气温降低0.5-1；山坡的不同坡向，热量 分配不均匀，坡向的气温差异随着海拔高度的增加而减少。,2、温度因子的生态作用 任何生物都生活在一定温度外界环境中并受着温度变化（空间、时间、海拔）的影响（直接的、间接的）。 温度直接影响生物体的体温。体温的高低又决定了生物体的代谢过程的强度和特点。体内的生理生化反应要求有一定的温度范围（基点温度：最高、最适、最低）。,1）温度与生物的生长 生物生长的三基点（最高温、最低温、最适温）。 不同生物的“三基点”是不一样的。 在一定的温度范围内，生物的生长速率与温度成

13、正比。,2、极端温度对生物的影响及生物对极端温度的适应 极端温度:危及生物生命功能的温度称为极端温度. 1) 低温对生物的影响及生物对低温环境的适应： a. 极端低温对生物的影响： b. 生物对极端低温的适应：,a. 极端低温对生物的影响 临界温度：温度低于一定数值时生物体受到伤害。 冷害：喜温生物在零度以上的条件下受害或死亡。喜温生物向北方扩展或扩展其分布范围的主要障碍。 霜害：由于霜冻而对生物所造成的伤害。 冻害：零度以下的低温使生物体内形成冰晶而造成的损害。（对生物的影响：使质膜破裂，蛋白质失活变性；由于生理干燥和水化层的破坏而引起植物受害。 ）,2）高温对生物的影响及生物对高温环境的适

14、应 a高温对生物的影响： 植物：减弱光合作用，增强呼吸作用，使此两个重要过程失调，造成植物的饥饿现象;破坏植物的水分平衡，促使蛋白质凝固，导致有害物质的积累 动物：破坏酶的活性，使蛋白质凝固变性，缺氧，排泄功能失调，神经系统麻痹,b生物对高温环境的适应： 生物对高温环境的适应表现在形态、生理和行为3个方面. 植物形态上的适应：有些植物生有密绒毛和鳞片，能过滤一部分阳光；有些植物体呈白色、银白色，叶片革质发亮，能反射一大部分阳光，使植物体免受热伤害；有些植物叶片垂直排列使叶缘向光或在高温条件下叶片折叠，减少光的吸收面积；还有些植物的树干和根茎生有很厚的木栓层，具有绝热和保护作用。,动物对高温环境的一个重要生理适应就是适当放松恒温性，使体温有较大的变幅，这样在高温炎热的时刻身体就能暂时吸收和贮存大量的热并使体温升高，之后在环境条件改善时或躲到